碳水化合物

碳水化合物

碳水化合物（Carbohydrate）是由碳（C）、氫（H）、氧（O）三種元素組成的有機化合物，因其分子式中氫和氧的比例通常為2:1，與水（H₂O）相同，故得此名。碳水化合物是生物體維持生命活動所需能量的主要來源，也是構成生物體的重要成分。

碳水化合物根據其分子結構的複雜程度可分為以下幾類：

2.1 單糖（Monosaccharides）

• 最簡單的碳水化合物，無法再水解為更小的糖分子

• 常見單糖包括葡萄糖、果糖和半乳糖

• 分子式通常為C₆H₁₂O₆

2.2 雙糖（Disaccharides）

• 由兩個單糖分子通過脫水縮合形成

• 常見雙糖包括蔗糖（葡萄糖+果糖）、乳糖（葡萄糖+半乳糖）和麥芽糖（葡萄糖+葡萄糖）

2.3 寡糖（Oligosaccharides）

• 由3-10個單糖分子組成

• 存在於豆類等食物中，可能導致脹氣

2.4 多糖（Polysaccharides）

• 由大量單糖分子聚合而成

• 包括澱粉（植物儲能形式）、糖原（動物儲能形式）和纖維素（植物細胞壁主要成分）

碳水化合物在人體中具有多重重要功能：

3.1 能量供應

• 是人體最主要的能量來源，每克碳水化合物提供約4千卡熱量

• 葡萄糖是大腦和神經系統的主要能量來源

3.2 結構支持

• 參與構成細胞膜、結締組織等結構

• 核糖和脫氧核糖是核酸（DNA、RNA）的重要組成部分

3.3 代謝調節

• 參與脂肪和蛋白質的代謝過程

• 防止酮體過量產生，維持酸鹼平衡

3.4 其他功能

• 作為細胞識別的信號分子

• 膳食纖維促進腸道蠕動，維持消化系統健康

4.1 主要食物來源

• 簡單碳水化合物：水果、蜂蜜、牛奶、精製糖

• 複雜碳水化合物：穀物、豆類、薯類、蔬菜

4.2 血糖生成指數（GI）

• 衡量食物升高血糖速度的指標

• 低GI食物（如全穀物）更有利於血糖控制

4.3 膳食纖維

• 不被消化吸收的多糖類物質

• 分為水溶性（如果膠）和不溶性（如纖維素）兩類

5.1 消化吸收

• 口腔中唾液澱粉酶開始分解澱粉

• 小腸是主要消化吸收場所

5.2 糖代謝

• 葡萄糖通過糖酵解、三羧酸循環等途徑產生能量

• 多餘葡萄糖轉化為糖原儲存於肝臟和肌肉

5.3 調節機制

• 胰島素促進葡萄糖利用和儲存

• 胰高血糖素促進糖原分解和糖異生

6.1 適量攝入的益處

• 提供持續能量

• 維持大腦功能

• 支持運動表現

6.2 過量攝入的危害

• 導致肥胖

• 增加糖尿病風險

• 可能引起心血管疾病

6.3 攝入不足的影響

• 能量不足，疲勞乏力

• 酮症酸中毒風險增加

• 影響大腦功能

7.1 功能性低聚糖

• 促進益生菌生長

• 改善腸道微生態

7.2 糖替代品

• 人工甜味劑（如阿斯巴甜）

• 糖醇類（如山梨醇、木糖醇）

7.3 工業應用

• 造紙、紡織工業中的纖維素

• 食品工業中的增稠劑、穩定劑

• 成年人每日碳水化合物攝入量應佔總能量的55%-65%

• 優先選擇全穀物、蔬菜水果等富含膳食纖維的食物

• 限制添加糖攝入（建議少於每日總能量的10%）

碳水化合物作為人體必需的營養素，其合理攝入對維持健康至關重要。了解不同類型碳水化合物的特性，有助於做出更科學的飲食選擇。